Lithium-Batterien weisen einige Eigenschaften auf, die Sie bei der Planung von netzunabhängigen Anlagen berücksichtigen müssen, um Probleme zu vermeiden. Einige Installateure hatten bei der Inbetriebnahme Probleme, und in den meisten Fällen bestand die einzige Lösung darin, die Batteriekapazität zu erhöhen, was mit hohen Kosten verbunden war. Bitte lesen Sie dieses Dokument sorgfältig durch, um solche Probleme zu vermeiden.
1: Vorladen der internen Kondensatoren
Um solide und robuste Geräte zu gewährleisten, verfügen Studer-Wechselrichter/Solarladegeräte über große interne Kondensatoren. Während des Startvorgangs benötigen diese Kondensatoren für einen sehr kurzen Zeitraum von nur wenigen Millisekunden einen hohen Ladestrom (über 1000 A) aus der Batterie. Blei-Säure-Batterien können diese Spitzenbelastungen bewältigen, sodass dies bei dieser alten, aber zuverlässigen Batterietechnologie kein Problem darstellt.
Allerdings können Lithium-Batteriemodule diese Spitzen möglicherweise nicht alleine bewältigen, sodass die Systeme nicht starten können. Um dieses Problem zu lösen, muss die Anzahl der Batteriemodule erhöht werden, damit sie sich diesen Einschaltstrom teilen.
Aus diesem Grund verfügen einige Hersteller von Lithium-Batterien über eine „Mindestkonfigurationsliste“. Darin geben sie je nach Wechselrichtermodell und Anzahl der Geräte an, wie viele Batteriemodule mindestens installiert werden müssen, um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten. Bitte informieren Sie sich über die aktuellste Version dieser Dokumente.
Beispiel: BYD BBox Pro 2.5. Details zu den Mindestmodulen in einem netzunabhängigen Einphasensystem
2: Begrenzte Spitzenströme (Pumpen, Motoren usw.)
Weitere Eigenschaften von Lithium-Batterien sind:
- Nennladestrom (A)
- Nennentladestrom (A)
- Spitzenentladestrom pro Modul (A)
Studer-Wechselrichter verwenden höchste Qualität. Eine unserer Besonderheiten ist, dass unsere Geräte Spitzenleistungen bis zum Dreifachen ihrer Nennleistung bewältigen können. Beispiel: xth 8000-48; Nennleistung: 7 kVA & Spitzenleistung (5 s): 21 kVA. Dies ist besonders wichtig in industriellen Anwendungen, wo Pumpen, Kühlschränke und Motoren zum Einsatz kommen. Der Vorteil dieser Eigenschaft besteht darin, dass eine unnötige Überdimensionierung des Wechselrichters vermieden wird.
Um das volle Potenzial unseres Systems auszuschöpfen, müssen Sie eine Lithiumbatterie auswählen, die den von der Last geforderten Spitzenstrom liefern kann.
Beispiel: In einer industriellen Anwendung gibt es 2 x 3-kVA-Pumpen. Der Spitzenbedarf dieser beiden Pumpen beträgt 20 kVA, und sie werden bis zu 2 Stunden pro Tag in Betrieb sein. Wir wählen den Wechselrichter/Ladegerät xth 8000-48 (Nennleistung: 7 kVA; Spitzenleistung: 21 kVA). Nun müssen Sie zwischen diesen beiden Batteriemodellen wählen. Welche Konfiguration würde eine gute Leistung erzielen?
| Kapazität kWh | Nenn-Ladestrom | Nenn-Entladestrom | Max. Ausgangsstrom pro Modul | |
| Batterie A | 5kWh | 110A | 110A | 200A |
| Batterie B | 15kWh | 216A | 216A | 375A |
Lösung: Täglicher Energiebedarf: 6 kVA x 2 h = 12 kWh. Wenn wir beschließen, die Batterie bis zu 20 % SOC zu entladen, sollte die Batteriekapazität mindestens 15 kWh betragen.
1 x „Batterie B“ scheint die naheliegende Wahl zu sein, da ihre Kapazität 15 kWh beträgt. Aber wie sieht es mit dem Spitzenstrom aus? Diese Pumpen könnten beim Anlaufen bis zu 20 kVA benötigen. Kann 1 x „Batterie B“ diesen Strom liefern? Leider nein (Spitzenstrom = 20 kVA / 48 V DC = 416 A DC). Diese Batterie könnte sich aufgrund des hohen Strombedarfs selbst schützen.
In diesem Fall ist die richtige Option 3 x „Batterie A“. Ihnen stehen 15 kWh (3 x 5 kWh) Energie zur Verfügung, und Sie können eine Spitzenleistung von bis zu 600 A (3 x 200 A) bewältigen. Eine weitere Option wäre, 2 x „Batterie B“ hinzuzufügen. Dies wird jedoch nicht empfohlen.
3: Niedrige Temperaturen: reduzierter Ladestrom
Wenn wir von einer Lithium-Batterie mit Kommunikationsfunktion sprechen, regelt bzw. legt das BMS den maximalen Ladestrom fest. Liegt die Batterietemperatur unter 10–15 °C (je nach Hersteller), reduziert das BMS den Ladestrom erheblich (Beispiel: 0,2 C). Und wenn die Temperatur unter 0 °C fällt, wird das Laden des Akkus unterbunden.
Das bedeutet, dass jemand, der versucht, eine Batterie mit einem Generator über einen xtender (Studer-Wechselrichter/Ladegerät) aufzuladen, den Generator stundenlang laufen lassen könnte, ohne dass die Batterie nennenswert aufgeladen wird. Oder dass an einem sonnigen Tag der variotrack (Studer MPPT-Laderegler) nicht so viel Strom produziert, wie er könnte. In beiden Fällen liegt das an den Einschränkungen des BMS.
Wie kann man dieses Problem vermeiden? Am einfachsten ist es, die Batterie in einem Raum zu lagern, in dem in den kalten Monaten des Jahres eine Mindesttemperatur von 15 °C gewährleistet ist.
Was passiert, ist, dass diese Lösung bei einer Installation mitten in den Bergen nicht garantiert werden kann, insbesondere wenn es sich um Berghütten oder sehr kalte Orte handelt. Aus diesem Grund müssen alternative Lösungen gesucht werden, wie z. B. thermische Widerstände, die dafür sorgen, dass die Temperatur der Batterie beim Laden ansteigt, um den Ladestrom optimal zu nutzen.